Школа по плазмохимии
для молодых ученых России и стран
СНГ
[ О Школе|Лекции|Секция 1|Секция 2|Секция 3|Секция 4|Секция 5|Cодержание |
Исследование
сопротивления полимерных пленок
травлению
в
кислородной плазме
Тымочко
А.М., Соколова Ю.А., Соколов В.Ф.
Sokolov@icti.ivanovo.su
Ивановский
государственный
химико-технологический
университет
В литературе
имеются сведения, что
кремнийсодержащие пленки,
полимеризованные в плазме, могут
обладать хорошими защитными
свойствами по отношению к действию
различных агрессивных жидких и
газообразных сред [1,2]..
В данной работе
методом плазменной полимеризации
были получены полимерные пленки на
основе гексаметилдисилоксана в
разряде переменного тока частотой
50 Гц. Пленки осаждали на стеклянные
подложки, размещаемые в
пространстве между кольцевыми
электродами в реакторе типа
“колпак”. Общее давление паров
мономера с аргоном составляло 8 Па,
содержание мономера в смеси – 5 %,
мощность, подводимая к электродам
– 15,7 Вт. Время нанесения пленок
меняли от 90 до 120 мин, толщина пленок
при этом могла достигать 2,5 мкм.
Полученные нами
пленки были испытаны на
устойчивость к воздействию
кислородной плазмы. Травление
пленок проводилось двумя
способами:
- в разряде
переменного тока в той же
установке при давлении
кислорода 7-8 Па и подводимой к
электродам мощности 2-16 Вт; при
этом убыль массы полимера
регистрировали методом
периодического взвешивания;
- в стеклянной
трубке диаметром 3 см в зоне
положительного столба
тлеющего разряда постоянного
тока при i = 20 и давлении
кислорода 100-200 Па; с
непрерывным контролем массы
образца в процессе травления.
Площадь образцов
в первом случае составляла 1см2
, во втором
случае – 3,5 см2 .
Для сравнения в
тех же экспериментальных условиях
были подвергнуты травлению другие
пленочные полимерные материалы –
полиэтилен (ПЭ),
политетрафторэтилен (ПТФЭ),
полиэтилентерефталат (ПЭТФ), а
также полиимид марки Kapton,
применяемый в качестве
конструкционного материала для
работы в жестких условиях
ионосферы. По начальным
участкам полученных кинетических
кривых убыли массы образцов во
времени были определены скорости
травления для всех исследованных
пленок, которые сведены в таблицу.
При обоих
способах возбуждения разряда
устойчивость полимеризованных в
плазме пленок к травлению под
действием О2 была выше, чем для всех
остальных полимерных материалов.
Скорость травления нашего
плазменного полимера оказалась
также на порядок ниже приведенной в
работе [3] для пленок, осажденных на
основе пропилена и
тетраметилсилана в ВЧ разряде.
Близкие в
полученным нами скоростям
травления пленок ГМДС наблюдались
в работе [4] при осаждении и
травлении пленок в ВЧ разряде; эти
скорости были гораздо ниже, чем для
синтезированных в этой же работе
других пленок с меньшим
содержанием кремния. Такую высокую
устойчивость можно объяснить
образованием в процессе травления
на поверхности пленки плотного
слоя оксида кремния с низкой
скоростью распыления.
Таким образом,
осаждаемые на основе
гексаметилдисилоксана пленки
обладают очень высокой
устойчивостью по отношению к
воздействию низкотемпературной
плазмы кислорода и могут быть
использованы в качестве защитных
покрытий в технологических
процессах плазмохимического
травления.
Таблица.
Скорости травления полимерных
пленок в плазме О2 .
Материал
|
Разряд
постоянного тока, ПС
|
Разряд
переменного тока
|
Условия травления
|
Скорость
травления,
мг/см2с
|
Условия травления
|
Скорость
травления,
мг/см2с
|
i,mA
|
 ,Па
|
t
,мин
|
i,mA
|
U,В
|
W,Вт
|
,Па
|
t
,мин
|
Пленка ГМДС
|
20
|
100-200
|
10-50
|
(4,8-8,2)*10-5
|
6-24
|
400-650
|
2,4-15,6
|
8
|
90
|
(0,5-7,8)*10-5
|
14
|
410
|
5,7
|
8
|
90
|
3,8*10-5
|
ПЭ
|
20
|
200
|
15
|
8,2*10-5
|
14
|
410
|
5,7
|
8
|
90
|
6,0*10-5
|
ПИ
|
20
|
200
|
15
|
2,7*10-4
|
14
|
410
|
5,7
|
8
|
90
|
2,3*10-4
|
ПТФЭ
|
20
|
200
|
15
|
3,7*10-4
|
14
|
410
|
5,7
|
8
|
90
|
3,9*10-4
|
ПЭТФ
|
20
|
200
|
15
|
7,6*10-4
|
14
|
410
|
5,7
|
8
|
90
|
8,8*10-4
|
Литература.
1. Ясуда Х.
Полимеризация в плазме/Пер. с
англ.-М.: Мир, 1988.- 376 с.
2. Гильман А.Б.,
Тузов Л.С., Потапов В.К., Флорианович
Г.М. Зазитные свойства полимерных
пленок, синтезированных в плазме
тлеющего разряда//Материалы
Всесоюзной научно-технической
конференции “Физика и технология
полимерных систем”, Ч.1, Гомель,
БелИИЖТ, 1991, с.64-67.
3. Yamada H., Satoh T., Itoh M., Nakamura S., Morita S., Hattori S. Oxygen
plasma etching of plasma polymerized organometallic
film//J.Vac.Sci.Technol., Ser.B, 1989.-V.7, № 2, p.175-180.
4. Амиров И.И.,
Федоров В.А., Савинский Н.Г.,
Буяновская П.Г., Изюмов М.О.
Травление плазмополимеризованных
кремнийсодержащих органических
пленок в кислородной плазме//Химия
высоких энергий, 1998, Т.32, № 6, с.459-464.
[ О Школе|Лекции|Секция 1|Секция 2|Секция 3|Секция 4|Секция 5|Cодержание |